本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
今年的9月29日，天文學家宣佈發現一顆名為格利澤581g的系外行星。他們說，這顆行星距離其恆星的距離恰到好處，表面可能存在液態水，並且很有可能擁有大氣層。當判斷一顆行星是否能夠支援生命時，這兩個特性非常重要，因此，不可避免地，有些人感到興奮。但是，一顆系外行星不必具備支援生命的能力才能告訴我們關於我們所居住的宇宙的資訊。事實上，一些與我們自身非常不同的行星可能即將顛覆我們關於行星和太陽系形成的理論。
格利澤581g及其恆星的藝術家印象圖。圖片來源：Lynette Cook
當格利澤581g被發現時，訊息迅速傳播。這在很大程度上得益於論文的第一作者宣佈他的“個人感覺是這顆行星上存在生命的可能性為100%。” 雖然說一顆我們甚至沒有直接成像的行星上肯定存在生命有點言過其實，但格利澤581g似乎確實是一顆宜居行星的良好候選者。畢竟，它位於其恆星周圍所謂的宜居帶中，表明它不太冷也不太熱，可以存在液態水。它的質量約為地球質量的三到五倍，這意味著它是岩石行星，類似地球，並且可能擁有大氣層。到目前為止，一切都顯示它適宜居住。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您將有助於確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
但是，當天文學家稱一顆行星為“宜居”時，他們並不一定意味著它是我們可以居住的地方。他們只是意味著它是某種生命形式可能能夠生存的地方。
事實證明，格利澤581g可能並非某些報紙報道所宣稱的那樣是一個奇蹟行星。首先，格利澤581g很可能被潮汐鎖定在其恆星上，這意味著行星的同一側始終面向恆星。這與我們只能看到月球一面的機制相同，但對於行星而言，後果要嚴重得多。行星的一側永遠處於白天，另一側永遠處於黑夜——兩者之間存在巨大的溫差。
在計劃任何星際旅行之前，最好先檢查一下格利澤581g是否具有磁場來保護它免受其恆星活動的影響。像我們的太陽一樣，格利澤581也是磁活動的溫床。事實上，像格利澤581這樣的紅矮星已知比像我們太陽這樣的主序星更活躍。由於它的恆星比太陽更冷，格利澤581g必須更靠近才能獲得宜居帶所需的溫暖——但更靠近意味著它將遭受更多危害。再加上潮汐鎖定的行星靠近其恆星不太可能產生磁場，格利澤581g可能開始遇到問題。
最後，但絕非最不重要的是：格利澤581g甚至可能不存在。在最初的論文發表幾周後，瑞士日內瓦天文臺的弗朗切斯科·佩佩提出了結果，表明沃格特和他的同事可能弄錯了——這顆行星可能根本不存在。佩佩的分析使用了與沃格特相同的資訊，以及來自沃格特及其同事沒有的同一實驗的一些額外資料。因此，關於格利澤581g的結論仍在爭論中——系外行星百科全書將其列為“未證實”。
然而，宜居行星並不總是我們能從中學習最多的行星。我們的系外行星目錄（是的，有一個實際目錄）正在迅速擴充套件，我們發現的大多數行星都與地球截然不同，但這並不意味著它們不有趣。事實上，這些“異常”的發現實際上可能比數十顆類地系外行星更能告訴我們關於我們自身太陽系的更多資訊。
這顆熱木星的軌道方向與其恆星的自轉方向相反。圖片來源：ESO/L. Calçada
這些奇怪但具有啟發性的發現之一是一些“熱木星”圍繞其母星執行的不尋常方式。熱木星是大小與（或大於）其同名行星的系外行星，它們非常靠近其母星——它們永遠不會比地球和太陽之間距離的一半更遠，但可以近至該距離的十分之一。人們認為，熱木星一定是形成後才移動到它們的位置，因為在恆星附近沒有足夠的物質供氣體巨行星在那裡形成。
但是，它們靠近恆星並不是這些系外行星子集中的奇怪之處。在SuperWASP（廣角行星搜尋計劃）進行的一項調查中發現，大約一半的熱木星的軌道平面與其恆星的自轉平面不同，其中六顆的軌道方向與恆星的自轉方向相反。現在，這聽起來可能對大多數人來說不是什麼突破性的新聞，但是當您將其與我們的太陽系進行比較時——我們太陽系中所有主要天體的軌道方向都與太陽的自轉方向相同——它開始顯得有點奇怪。關於太陽系形成的被最廣泛接受的理論是基於這一觀察結果，因此發現其他行星系統以與我們自己的系統不同的方式運作可能會顛覆這一理論。
繪架座β星及其行星的合成影像。圖片來源：ESO/A.-M. Lagrange et al.
繪架座β星是一顆距離地球僅63光年多的恆星。它的質量不到太陽的兩倍，但亮度幾乎是太陽的九倍，並且擁有一顆行星，這顆行星與我們目前關於行星形成的知識不太相符。這顆行星的質量約為木星質量的八倍在2009年末被證實圍繞其執行，此前於2003年首次被觀測到。它因其大小而被歸類為超級木星，被稱為繪架座β星b，最初是由科學家於2003年使用歐洲南方天文臺（ESO）的甚大望遠鏡（VLT）探測到的。當時，他們無法驗證它是否受恆星引力的束縛——仍然有可能它只是背景中的一顆恆星。但是，六年後的新觀測證實了他們最初的懷疑，即它實際上是一顆行星。
繪架座β星只有1000萬年的歷史，在天文尺度上是一顆非常年輕的恆星。這並沒有給它的行星留下太多的形成時間。事實上，科學家們認為繪架座β星b僅在200萬年內就形成了。這比我們預期的要快得多，這意味著我們可能並不像我們自認為的那樣瞭解行星形成。
HIP 13044及其行星的藝術家印象圖。圖片來源：ESO/L. Calçada
另一個可能教會我們一些關於行星形成的非同尋常的發現是來自銀河系外的系外行星。這顆行星圍繞著一顆名為HIP 13044的恆星執行，距離我們兩千光年，是首顆被認為在另一個星系中形成的系外行星。HIP 13044位於海爾密星流中，海爾密星流是60億至90億年前與銀河系碰撞的星系的遺蹟。海爾密星流本身是在1999年才被發現的，當時天文學家注意到天空中一些恆星的運動方式與其他恆星不同。他們推斷出這些恆星一定來自我們銀河系之外的某個地方——現在主要的嫌疑物件是一個矮星系，它在數十億年前碰撞時被拖入銀河系。
這顆行星在碰撞之前形成，並且經歷了相當艱難的時期。它的恆星HIP 13044比我們的太陽的生命歷程更進一步，並且已經度過了紅巨星演化階段，這意味著在過去的某個時候，它已經耗盡了氫聚變所需的氫，並膨脹到其先前大小的許多倍。由於這顆行星的軌道非常靠近恆星，當恆星膨脹時，它很可能在這個過程中吞沒了這顆行星。但是，這顆行星以某種方式倖存了下來，並且今天仍然存在，供我們探測。
這一切都非常令人驚奇——但是，如此非同尋常的發現能告訴我們關於宇宙其他部分的資訊嗎？好吧，難題來了：海爾密星流中的所有恆星都非常古老，並且只含有少量重元素，例如金屬。這是因為這些重元素僅在恆星到達生命終點併發生超新星爆發時才產生，因此在早期宇宙中形成的較舊的恆星，當時發生的超新星爆發較少，這些元素也較少。
到目前為止，我們發現在重元素含量高的恆星周圍發現了更多的行星。事實上，圍繞恆星發現的系外行星的數量隨著恆星中重元素水平的升高而“迅速增加”。我們的行星形成理論告訴我們，需要重元素才能形成行星。圍繞HIP 13044執行的行星，以及我們可能在低金屬丰度恆星周圍發現的任何其他行星，可能意味著我們必須重新思考行星的形成方式。
這些只是眾多非同尋常的系外行星發現中的三個。事實上，像這樣的系統可能最終比它們看起來更正常。誰說我們不是奇怪的那個？即使它們最終被證明是異常現象，這些發現和其他等待被發現的非類地系外行星也表明，它們絕非枯燥乏味，並且在我們需要檢驗我們的理論時，它們可能非常有用。因此，下次當一顆引人入勝、可能支援生命的系外行星登上新聞頭條時，請為那些默默地塑造我們關於宇宙如何運作的想法的宇宙中不太可能的英雄們留一份思考。
*
參考文獻
Steven S. Vogt, R. Paul Butler, Eugenio J. Rivera, Nader Haghighipour, Gregory W. Henry, & Michael H. Williamson. (2010) 麗克-卡內基系外行星巡天：附近M3V型恆星格利澤581宜居帶中的一顆3.1 M_Earth行星。arXiv: 1009.5733v1
Amaury H. M. J. Triaud, Andrew Collier Cameron, Didier Queloz, David R. Anderson, Michaël Gillon, Leslie Hebb, Coel Hellier, Benoît Loeillet, Pierre F. Maxted, Michel Mayor. (2010) 六顆南部凌星行星的自旋軌道角測量；對熱木星動力學起源的新見解。arXiv: 1008.2353v1
A.M. Lagrange, M. Bonnefoy, G. Chauvin, D. Apai, D. Ehrenreich, A. Boccaletti, D. Gratadour, D. Rouan, D. Mouillet, S. Lacour. (2010) 在年輕恆星繪架座β星的星盤中成像的一顆巨行星。arXiv: 1006.3314v1
Johny Setiawan, Rainer J. Klement, Thomas Henning, Hans-Walter Rix, Boyke Rochau, Jens Rodmann, Tim Schulze-Hartung, MPIA Heidelberg, & ESTEC Noordwijk. (2010) 圍繞銀河系外起源的貧金屬恆星執行的一顆巨行星。《科學快報》，2010年11月18日。arXiv: 1011.6376v1
關於作者：凱莉·奧克斯是倫敦帝國學院物理系四年級學生。當她不忙於學習宇宙的奧秘時，她會在她的部落格basic space和LabSpaces上撰寫相關文章。在她的（非常少的）空閒時間裡，她喜歡喝雞尾酒、烹製素食盛宴以及自學編織。
所表達的觀點是作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點。